(57)【要約】【課題】二次電池の寿命を向上させる二次電池システムを提供する。【解決手段】二次電池の充放電を制御する制御部と、前記二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、前記二次電池の周囲温度を測定する温度測定部と、を備えた二次電池システムであって、前記二次電池を定電圧充電する場合において、前記電圧検出部により検出される電圧値及び前記電流検出部により検出される電流値に基づいて前記二次電池が満充電であると判定され、前記温度測定部で検出される温度が所定温度以上であれば、前記制御部によって前記二次電池に定電圧充電が継続される二次電池システム。【選択図】  図３
2013198300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池の充放電を制御する制御部と、
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池の周囲温度を測定する温度測定部と、を備えた二次電池システムであって、
前記二次電池を定電圧充電する場合において、前記電圧検出部により検出される電圧値及び前記電流検出部により検出される電流値に基づいて前記二次電池が満充電であると判定され、前記温度測定部で検出される温度が所定温度以上であれば、前記制御部によって前記二次電池に定電圧充電が継続される二次電池システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記所定温度は、４０℃以上である二次電池システム。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記二次電池を定電圧充電する場合において、前記電圧検出部により検出される電圧値及び前記電流検出部により検出される電流値に基づいて前記二次電池が満充電であると判定され、前記温度測定部で検出される温度が前記所定温度より小さければ、前記制御部によって前記二次電池の定電圧充電を停止する二次電池システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記二次電池が満充電であると判定された後に前記二次電池の定電圧充電を継続する場合において、前記二次電池が満充電であると判定された後の前記二次電池の充電電気量が所定の値以上になったときに、前記制御部によって前記二次電池の定電圧充電を停止する二次電池システム。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記二次電池がリチウムイオン二次電池である二次電池システム。
【請求項６】
請求項５において、
前記リチウムイオン二次電池は、正極、負極を有し、
前記正極は正極活物質を含み、
前記正極活物質としてスピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物が含まれている二次電池システム。
【請求項７】
請求項５において、
前記リチウムイオン二次電池は、正極、負極を有し、
前記正極は正極活物質を含み、
前記正極活物質としてオリビン結晶構造を有するリチウム含有遷移金属複合酸化物が含まれている二次電池システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
太陽光発電によって発電された電力によって前記二次電池が充電される二次電池システム。
【請求項９】
二次電池の充放電を制御する制御部と、
前記二次電池の電圧を検出する電圧検出部と、
前記二次電池に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記二次電池の周囲温度を測定する温度測定部と、を備えた二次電池の制御方法であって、
前記二次電池を定電圧充電する場合において、前記電圧検出部により検出される電圧値及び前記電流検出部により検出される電流値に基づいて前記二次電池が満充電であると判定され、前記温度測定部で検出される温度が所定温度以上であれば、前記制御部によって前記二次電池に定電圧充電が継続される二次電池の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池システム、二次電池の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境問題の観点から、電気自動車用や電力貯蔵用に充放電可能な二次電池が注目されている。これらの二次電池は使用に備えて、満充電状態で保持されていることが一般的である。二次電池の中でも高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池は、機器の小型・軽量化に適している。リチウムイオン二次電池は、電池電圧が所定の電圧に達するまで電流値を一定にして充電する定電流充電と、所定電圧に達したあとは電圧を一定にする定電圧充電で充電される。定電圧充電では充電電流が減少し、充電電流値が所定の値まで減少したところで満充電と判定し充電を停止する。充電を停止するとリチウムイオン二次電池は、負荷側に放電しなくても、自己放電によって電池電圧が低下する。このように自己放電が生じると電池は満充電状態よりも充電容量が減少する。このような自己放電による容量減少を回避するために、充電停止後、負荷側に放電する前に、電池電圧が所定の電圧まで低下したあとにリチウムイオン二次電池を再充電するシステムがあり、例えば特許文献１が提案されている。このように満充電状態で充電を一度停止し、自己放電したあとに再充電をするのは、満充電状態を検出したあとに継続して充電電圧を印加することで、リチウムイオン二次電池の容量が減少し、二次電池としての特性が劣化するとされてきたためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６１８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、自己放電によって電池電圧が低下したあとに電池の充電を再開するものであり、電池の周辺温度が高い場合に充電を再開するものではなく、充電を再開するまでの間に満充電状態の電池が高温環境化に曝されることで二次電池としての特性が劣化するおそれがあった。特に周囲温度が低い夜間に満充電状態まで充電し、周囲温度が高い日中に放電しなかった場合、二次電池の劣化が大きくなるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決し、リチウムイオン二次電池のような定電圧充電で充電される二次電池の劣化を抑制する二次電池システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の特徴は、例えば以下の通りである。
【０００７】
二次電池を定電圧充電する場合において、電圧検出部により検出される電圧値及び電流検出部により検出される電流値に基づいて二次電池が満充電であると判定され、温度測定部で検出される温度が所定温度以上であれば、制御部によって二次電池に定電圧充電が継続される二次電池システムまたは二次電池の制御方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の二次電池システムにより、二次電池の寿命を向上することが可能となる。特に、周辺温度の低い夜間に満充電まで充電し、日中に使用しなかった場合に満充電状態のまま炎天下で高温に長時間曝される可能性がある電気自動車などに適用すると有効である。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】リチウムイオン二次電池の特性を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る二次電池システムのシステムブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による二次電池システムにおける制御状態を示すフローチャートである。
【図４】発明の一実施形態による二次電池システムにおける制御状態を示すフローチャートである。
【図５】満充電状態検出後の電池電圧の変化を示す図である。
【図６】本発明における二次電池システムの構成を示す図である。
【図７】本発明が適用される捲回型リチウムイオン二次電池の片側断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
【００１１】
本発明者らは、図１に示すように満充電状態にある二次電池周辺の温度が、所定の温度以上の場合は、充電電圧を印加し続けることで、充電を停止する場合よりも劣化を抑制する効果があることを見出した。図１は、満充電状態のリチウムイオン二次電池を２５℃、５０℃に設定した恒温槽に設置し、充電をせずに放置した場合（図１の充電継続無し：○、△）と定電圧充電を継続した場合（図１の充電継続有り：●、△の黒塗り）の容量維持率を試験日数に対してプロットした図である。ここで容量維持率とは、電池を放電後、満充電状態まで充電したあとの放電容量を試験日数０日、６０日、１２０日に測定し、０日の値を１００％として表したものである。このように２５℃では「充電継続有り」と「充電継続無し」で容量維持率に差は認められないが、５０℃では「充電継続無し」の方が「充電有り」よりも容量維持率が低く、劣化が進んでいる。つまり、満充電状態の二次電池が高温環境化に曝された場合には、充電を停止することで劣化が進行するという問題が明らかになった。
【００１２】
図７は、本発明が適用されるリチウムイオン二次電池の一実施形態を示すもので、捲回型リチウムイオン二次電池１１０の片側断面模式図を示している。この捲回型リチウムイオン二次電池１１０は、電極反応物質としてリチウムを用いるものである。この捲回型リチウムイオン二次電池１１０は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の負極電池缶１３の内部に、一対の帯状の正極３と帯状の負極６とセパレータ７とが捲回された捲回電極群を有し、正極３及び負極６は、セパレータ７を介して対向配置され、電解液が注入されている。
【００１３】
電池缶１３は、例えばニッケル（Ｎｉ）のメッキがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶１３の内部には、捲回電極群を挟むように捲回周面に対して垂直に一対の正極絶縁材１０及び負極絶縁材１１がそれぞれ配置されている。
【００１４】
電池缶１３の開放端部には、電池蓋１２が、ガスケット１４を介してかしめることにより取り付けられており、電池缶１３の内部は密閉されている。電池蓋１２は、例えば、電池缶１３と同様の材料により構成されている。
【００１５】
捲回電極群の正極３には、例えばアルミニウム（Ａｌ）などからなる正極リード８が接続されており、負極６には、例えばニッケル（Ｎｉ）などからなる負極リード９が接続されている。正極リード８は、電池蓋１２と電気的に接続されており、負極リード９は、電池缶１３に溶接され電気的に接続されている。
【００１６】
本発明における電極捲回群の形状は必ずしも真円筒形である必要はなく、捲回群断面が楕円である長円筒形や捲回断面が長方形のような角柱の様な形状でもよい。代表的な使用形態としては、筒状で底のある電池缶に電極捲回群と電解液を充填し、電極板から電流を取り出すタブが蓋と電池缶に溶接された状態で封じられている形態が好ましいが、特にこの形態に限定されない。
【００１７】
また、電極捲回群を充填する電池缶１３は、特に限定されるものではないが、耐腐食のために鉄にメッキを施した電池缶、ステンレス鋼製電池缶など、強度、耐腐食性、加工性に優れるものが好ましい。また、アルミニウム合金や各種エンジニアリングプラスティックを使用して軽量化をはかることも可能であり、各種エンジニアリングプラスティックと金属との併用も可能である。
【００１８】
以下に、電池の正極、負極、電解液、セパレータについて説明する。
【００１９】
＜正極＞
正極３は、正極活物質、電子導電性材料及びバインダ樹脂から構成される正極合剤層２が正極集電体１であるアルミニウム箔上に塗布されることにより形成される。正極活物質としてＬｉ1+xＭｎ2-xＯ4のようなスピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、また、Ｍｎの一部をＡｌやＭｇ等の他の元素で置換したもの、および／またはＬｉ1+xＭ1-xＰＯ4（ＭはＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅから選択される一種以上の遷移金属元素である。）のようなオリビン結晶構造を有するリチウム含有遷移金属複合酸化物が含まれているリチウムイオン二次電池のように自己放電による電圧低下が１週間で０.０５Ｖよりも大きくなるリチウムイオン二次電池であることがより望ましい。正極活物質として上記の材料が一種単独または二種以上含まれていてもよい。
【００２０】
バインダ樹脂は、正極合剤層２を構成する材料と正極用集電体１を密着させるものであればよく、例えば、フッ化ビニリデン、四フッ化エチレン、アクリロニトリル、エチレンオキシドなどの単独重合体又は共重合体、スチレン−ブタジエンゴムなどを挙げることができる。前記導電剤は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー及び金属炭化物などのカーボン材料であり、それぞれ単独でも混合して用いても良い。
【００２１】
＜負極＞
負極６は、負極活物質、電子導電性材料及びバインダ樹脂から構成される負極合剤層５が負極集電体４上に塗布されることにより形成される。
【００２２】
負極活物質には、天然黒鉛や、天然黒鉛に乾式のＣＶＤ法もしくは湿式のスプレイ法によって被膜を形成した複合炭素質材料、エポキシやフェノール等の樹脂材料もしくは石油や石炭から得られるピッチ系材料を原料として焼成により製造される人造黒鉛、シリコン（Ｓｉ）、シリコンを混合した黒鉛、難黒鉛化炭素材などを用いることができる。負極活物質として上記の材料が一種単独または二種以上含まれていてもよい。
【００２３】
なお、負極合剤層５において、電子抵抗の低減のため更に導電剤を加えても良い。導電剤は、例えば、カーボンブラック、グラファイト、カーボンファイバー及び金属炭化物などのカーボン材料であり、それぞれ単独でも混合して用いても良い。
【００２４】
バインダ樹脂としては、負極合剤層５を構成する材料と負極集電体４を密着させるものであればよく、例えば、四フッ化エチレン、アクリロニトリル、エチレンオキシドなどの単独重合体又は共重合体、スチレン−ブタジエンゴムなどを挙げることができる。バインダ樹脂溶液を構成する溶媒としては、水を用いることができる。また、これら溶媒は単独でも混合して用いても良い。
【００２５】
負極集電体４としては、ステンレス鋼、銅、ニッケル、チタン等の金属箔あるいは金属メッシュ等を用いることができる。特に、銅が好ましく、耐熱性の高いジルコニアや亜鉛含有銅も好ましい。
【００２６】
＜電解液＞
次に電解液について説明する。電解液は、溶媒と、添加剤と、電解質から構成される。
【００２７】
原理的に広い電圧範囲で作動させることが可能なリチウムイオン二次電池の電解液には、耐電圧特性が必要であり、有機化合物を溶媒とする有機電解液が用いられている。電解質としてリチウム塩を有し、溶媒としてカーボネートを有する電解液が高導電率化でき、広い電位窓を有する点で、リチウムイオン二次電池用の電解液として広く用いられている。
【００２８】
リチウム塩とカーボネート溶媒とからなる電解液はリチウムイオン二次電池の負極表面で反応することが知られている。これらの電極反応を抑制し、電池の長期保存、連続充放電においても高耐性な電池にするために、しばしば電解液に溶媒よりも高い還元反応電位をもった添加剤を加える。これらの添加剤は、それ自身が還元分解し、電極表面に不活性な被膜を形成する。そしてその電極表面上に形成された被膜が継続した電極反応を抑制する。
【００２９】
電解液に用いる前記リチウム塩としては、特に限定はないが、無機リチウム塩では、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＩ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ等、また、有機リチウム塩では、ＬｉＢ[ＯＣＯＣＦ3]4、ＬｉＢ[ＯＣＯＣＦ2ＣＦ3]4、ＬｉＰＦ4(ＣＦ3)2、ＬｉＮ(ＳＯ2ＣＦ3)2、ＬｉＮ(ＳＯ2ＣＦ2ＣＦ3)2等を用いることができる。特に、民生用電池で多く用いられているＬｉＰＦ6は、品質の安定性から好適な材料である。また、ＬｉＢ[ＯＣＯＣＦ3]4は、解離性、溶解性が良好で、低い濃度で高い導電率を示すので有効な材料である。中でも、ＬｉＰＦ6は、品質の安定性が高く、カーボネート溶媒中ではイオン伝導性が高いことから好ましい。電解質の濃度は、溶媒と添加剤の総量に対して０.５mol／ｌ〜２mol／ｌであることが好ましい。この濃度が低過ぎると、有機電解液の電気伝導率が不十分となる場合があり、濃度が高過ぎると、粘度上昇のため電気伝導率が低下し、有機電解液を用いたリチウムイオン二次電池の性能が低下する場合がある。
【００３０】
添加剤としては、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、メチルビニレンカーボネート（ＭＶＣ）、ジメチルビニレンカーボネート（ＤＭＶＣ）、エチルビニレンカーボネート（ＥＶＣ）、ジエチルビニレンカーボネート（ＤＥＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）、フルオロプロピレンカーボネート（ＦＰＣ）、フルオロブチレンカーボネート（ＦＢＣ）、クロロエチレンカーボネート、ジクロロエチレンカーボネート、クロロプロピレンカーボネート、クロロブチレンカーボネート等を用いることができる。これらのうち、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）が好ましい。添加剤は溶媒に対して組成比率が、０.０１wt％〜５wt％であることが好ましい。さらに望ましくは、０.１wt％〜２wt％が好ましい。組成比率が高いと電解液の抵抗を高くしてしまうおそれがある。
【００３１】
溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート等の非プロトン性有機系溶媒、あるいはこれらの二種以上の混合有機化合物の溶媒が用いられている。リチウムイオン二次電池は、充放電サイクル中の放電特性、低温時および大電流放電時の放電特性が良好であること、長期保存、あるいは長期高温保存したときの容量保存特性が良好であること等が望まれ、これらを満足する有機電解液が要求されている。上記の諸要求を満たすためには、一種類の化合物のみからなる溶媒を用いるのでは困難であり、二種以上の化合物を混合して溶媒として用いる必要がある。
【００３２】
具体的には、リチウム塩の解離度を向上し、イオン伝導性を向上させる、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）などが挙げられる。これらのうち誘電率が最も高くリチウム塩の解離度を向上でき、高イオン伝導な電解液を提供できるＥＣが好ましい。ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（ＥＰＣ）等を用いることができる。
【００３３】
ＤＭＣは、相溶性の高い溶媒であり、ＥＣ等と混合して用いるのに好適である。ＤＥＣは、ＤＭＣよりも融点が低く、−３０℃の低温特性を改善するのには好適である。ＥＭＣは、分子構造が非対称であり、融点も低いので低温特性を改善するのには好適である。その中でも広い温度範囲で電池特性を確保できるＥＣとＤＭＣの混合溶媒が好ましい。
【００３４】
＜セパレータ＞
リチウムイオン二次電池に係るセパレータ７としては、公知のリチウムイオン二次電池に使用されているセパレータを用いることができる。例えば、セパレータ７としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン製の微孔性フィルムや不織布などが挙げられる。電池の高容量化の観点からは、セパレータの厚みは、２０μｍ以下とすることが好ましく、１８μｍ以下とすることがより好ましい。このような厚みのセパレータ７を用いることで、電池の体積あたりの容量を大きくすることができる。しかし、セパレータ７を薄くしすぎると、取り扱い性が損なわれたり、正負極間の隔離が不十分となって短絡が生じ易くなったりするため、厚みの下限は１０μｍであることが好ましい。
【００３５】
電池の形状は、捲回円筒型、偏平長円形型、捲回角型、積層型などがあり、いずれの形状を選択してもよい。また、複数の正極と、複数の負極とをセパレータを介して交互に積層してなる積層型のリチウムイオン二次電池に適用しても良い。
【００３６】
図２は、本発明の一実施形態による二次電池システムのシステムブロック図である。二次電池システム１００は、捲回型リチウムイオン二次電池１１０と、コントローラ１２０と、電圧センサ１３０（電圧検出部）と、電流センサ１４０（電流検出部）と、温度センサ１５０（温度測定部）と、を備えている。
【００３７】
捲回型リチウムイオン二次電池１１０は、定電圧充電で充電される二次電池であればよいが、リチウムイオン二次電池であることが望ましい。  
コントローラ１２０は、演算部１２１と出力部１２２、二次電池の充放電を制御する制御部１２３、判定部１２４を備えている。演算部１２１は、電圧センサ１３０によって検出された電圧データと、電流センサ１４０によって検出された電流データに基づいて、捲回型リチウムイオン二次電池１１０の状態を判定する。出力部１２２は、演算部１２１によって判定された結果を、通信線を介して、充電機や負荷に出力する。判定部１２４では、捲回型リチウムイオン二次電池１１０の周辺温度に基づいて捲回型リチウムイオン二次電池１１０の充電継続を判定する。
【００３８】
温度センサ１５０は、捲回型リチウムイオン二次電池１１０の周囲温度、たとえば個々の捲回型リチウムイオン二次電池１１０の表面温度、複数の捲回型リチウムイオン二次電池１１０からなるモジュールを使用する場合はモジュール表面温度、また二次電池システムを設置した場所の環境温度を測定する。
【００３９】
演算部１２１は、制御部１２３と判定部１２４で構成される。演算部１２１は、記憶装置やＣＰＵなどで構成されるコントローラや計算機システム、或いはマイクロコンピュータであり、情報を入力して演算を行い、演算結果を出力することが可能な手段であればよい。また、各種センサと演算部１２１は、同一デバイス上に構成されるマイクロコンピュータとして実現してもよい。演算部１２１によって、図３のフローチャート中のひし形の処理が行われる。
【００４０】
出力部１２２は、演算部１２１で判定した捲回型リチウムイオン二次電池１１０の状態検知の結果を外部に発信する手段である。出力部１２２としては通信線に対して情報を出力する手段の他に、ネットワーク、無線ＬＡＮなど、有線通信でも良いし、無線通信でも良く、演算部１２１が判定した結果を外部に出力可能な手段であれば良い。出力部１２２によって、図３のフローチャート中のＳ１３、Ｓ１６、Ｓ１９の長方形の処理が行われる。
【００４１】
以下、本発明の二次電池システムの制御における実施例を示す。
【実施例１】
【００４２】
本発明の一実施形態による二次電池システムは、コントローラ１２０に内蔵されたプログラムによって、図３のフローチャートにしたがって制御される。
【００４３】
まず、ステップＳ１１において、電圧センサ１３０、電流センサ１４０によって検出された電圧値、電流値に基づいて満充電状態としてコントローラ１２０に設定された値に達したか否か、つまり、捲回型リチウムイオン二次電池１１０が満充電であるか否かが判定される。ＹＥＳの場合（捲回型リチウムイオン二次電池１１０が満充電であると判定された場合）ステップＳ１２に進み、ＮＯの場合ステップＳ１１に戻る。
【００４４】
つぎに、ステップＳ１２で、二次電池周辺の温度Ｔとコントローラ１２０に設定された温度ＴＨを比較し、定電圧充電継続の可否を判定する。Ｔ≧ＴＨであればステップＳ１３に進み、Ｔ＜ＴＨであればステップＳ１６に進む。
【００４５】
ステップＳ１３で、Ｓ１１の満充電検出に用いた電圧値で定電圧充電し、ステップＳ１４に進む。
【００４６】
ステップＳ１４で、二次電池周辺の温度Ｔとコントローラ１２０に設定された温度ＴＨを比較し、定電圧充電継続の可否を判定する。Ｔ≧ＴＨであればステップＳ１５に進み、Ｔ＜ＴＨであればステップＳ１６進む。
【００４７】
ステップＳ１５では放電開始を確認し、ＹＥＳの場合はステップＳ１９に進み、ＮＯの場合はステップＳ１３に戻る。
【００４８】
ステップＳ１６では二次電池の定電圧充電を停止して待機し、ステップＳ１７に進む。
【００４９】
ステップＳ１７で、二次電池周辺の温度Ｔとコントローラ１２０に設定された温度ＴＨを比較し、定電圧充電継続の可否を判定する。Ｔ≧ＴＨであればステップＳ１３に進み、Ｔ＜ＴＨであればステップＳ１８に進む。
【００５０】
ステップ１８では放電開始を確認し、ＹＥＳの場合はステップＳ１９に進み、ＮＯの場合はステップＳ１６に戻る。
【００５１】
ＴＨ＜４０℃で設定しても本発明の一実施形態に係る二次電池システムを使用しない場合に比べて、二次電池特性をより劣化させるものではないが、本発明の一実施形態に係る二次電池システムを使用することによる二次電池の劣化抑制の効果は、ＴＨ≧４０℃、望ましくは、ＴＨ≧５０℃で大きく、実用的である。また、ステップＳ１５の待機中にＴ≧ＴＨを検出した場合に、ステップＳ１３で定電圧充電を再開することもできる。二次電池システムの使用環境を考慮して、ＴＨは８０℃以下であることが望ましい。
【００５２】
本実施例のように二次電池システムを制御することにより、満充電状態の二次電池が高温環境化に曝された場合の二次電池の劣化を抑制できる。
【実施例２】
【００５３】
本発明の一実施形態による二次電池システムは、コントローラ１２０に内蔵されたプログラムによって、図４のフローチャートにしたがって制御される。
【００５４】
まず、ステップＳ２１において、電圧センサ１３０、電流センサ１４０によって検出された電圧値、電流値が満充電状態としてコントローラ１２０に設定された値に達したことを判定し、捲回型リチウムイオン二次電池１１０が満充電であることを検出する。ＹＥＳの場合ステップＳ２２に進み、ＮＯの場合ステップＳ２１に戻る。
【００５５】
つぎに、ステップＳ２２で、二次電池周辺の温度Ｔとコントローラ１２０に設定された温度ＴＨを比較し、充電継続の可否を判定する。Ｔ≧ＴＨであればステップＳ２３に進み、Ｔ＜ＴＨであればステップＳ２７に進む。
【００５６】
ステップＳ２３で定電圧充電を継続し、ステップＳ２４に進む。
【００５７】
ステップＳ２４で、二次電池周辺の温度Ｔとコントローラ１２０に設定された温度ＴＨを比較し、定電圧充電継続の可否を判定する。Ｔ≧ＴＨであればステップＳ２５に進み、Ｔ＜ＴＨであればステップＳ２７に進む。
【００５８】
ステップＳ２５において、コントローラ１２０に内蔵されたタイマと電流センサ１４０によって検出した電流値に基づいて、ステップＳ２３での定電圧充電開始後の充電電気量Ｃを算出し、この充電電気量Ｃとコントローラ１２０に設定された充電電気量Ｃｍを比較する。ステップＳ２５において、Ｃ≧ＣｍであればステップＳ２Ａに進み、Ｃ＜Ｃｍの場合であればステップＳ２６に進む。ステップＳ２５を設けることで、充電を継続することで過充電になることを防止できる。
【００５９】
ステップＳ２６では放電開始を確認し、ＹＥＳの場合はステップＳ２Ｃに進み、ＮＯの場合はステップＳ２３に戻る。
【００６０】
ステップＳ２７では、充電停止で待機し、ステップＳ２８で、二次電池周辺の温度Ｔとコントローラ１２０に設定された温度ＴＨを比較し、定電圧充電継続の可否を判定する。Ｔ≧ＴＨであればステップＳ２３に進み、Ｔ＜ＴＨであればステップＳ２９に進む。
【００６１】
ステップ２９では放電開始を確認し、ＹＥＳの場合はステップＳ２Ｃに進み、ＮＯの場合はステップＳ２７に戻る。
【００６２】
ステップＳ２Ａでは充電停止で待機して、ステップＳ２Ｂに進む。
【００６３】
ステップＳ２Ｂでは放電開始を確認し、ＹＥＳの場合はステップＳ２Ｃに進み、ＮＯの場合はステップＳ２Ａに戻る。
【００６４】
Ｃｍの設定値は、大きく設定すると二次電池を過充電する危険性があり、小さく設定すると定電圧充電を十分に継続できず、本発明による二次電池の劣化抑制効果が小さくなることから、Ｃｍの値は、捲回型リチウムイオン二次電池１１０の公称容量に対して２％〜５％程度に設定するのが望ましい。本実施例のように二次電池システムを制御することにより、満充電状態の二次電池が高温環境化に曝された場合における劣化を抑制できる。
【００６５】
二次電池の周辺温度が５０℃の場合、満充電状態検出後に充電を停止した場合（充電継続無し）と、実施例１、実施例２の二次電池システムにおいて満充電状態検出後に定電圧充電を継続した場合（充電継続有り）の二次電池（リチウムイオン二次電池）の電圧変化を図５に示す。「充電継続無し」では満充電状態検出後に電池電圧が低下している。この電池電圧の低下は自己放電によるものである。一方、「充電継続有り」では満充電状態検出後も定電圧充電を継続していることから電池電圧は一定のままであり、電池電圧は低下しない。このような「充電継続無し」と「充電継続有り」の違いによって、図１のように「充電継続有り」の方が、「充電継続無し」よりも電池の容量維持率が高く、劣化を抑制できることから、本発明の二次電池システムは電池の劣化を抑制できる。
【００６６】
本発明の二次電池システムは、複数の二次電池を直列あるいは直並列に接続した電池モジュールを構成する各二次電池の状態と各二次電池および／または電池モジュールの周辺温度を検出することにより、電池モジュールに適用することができる。
【実施例３】
【００６７】
本発明の二次電池システムを太陽光発電システムに適用した例を示す。  
図６に本実施例における二次電池システムの構成図を示す。二次電池システム２００は、複数の二次電池ユニット２６０と、全体コントローラ２７０と、温度センサ２５０から構成されており、二次電池ユニット２６０は、二次電池２１０、コントローラ２２０、電圧センサ２３０、電流センサ２４０から構成されている。  
コントローラ２２０は、二次電池２１０に接続している電圧センサ２３０、電流センサ２４０から二次電池２１０の状態を算出し、その結果を全体コントローラ２７０に出力する。  
この二次電池システム２００は太陽光発電機と組み合わせて設置されており、太陽光発電機からの電力を蓄電（充電）できるように設定されている。また、夜間の電力を蓄電（充電）できるようにも設定されている。このような目的で使用されている二次電池２１０においては、満充電状態で日中の炎天下で高温環境下に曝されることがある。
【００６８】
そこで、本実施例において、実施例１、実施例２のコントローラ１２０と同様に、コントローラ２２０は、二次電池２１０に接続している電圧センサ２３０や電流センサ２４０から二次電池２１０の状態を算出し、満充電状態を検出し、その結果を全体コントローラ２７０に出力し、全体コントローラ２７０は、温度センサ２５０からの温度情報を基に定電圧充電の可否を判定する。
【００６９】
温度センサ２５０は個々の二次電池ユニット２６０に接続してもよく、個々の二次電池ユニット２６０にスイッチを設けることで、二次電池ユニット２６０単位で定電圧充電の可否を判定し、充電の停止あるいは定電圧充電を継続することも可能である。  
なお、この実施例では本発明を太陽光発電システムに適用したが、風力発電システム等、自然エネルギーを利用した種々の発電システムにも適用できることはいうまでもない。
本発明の二次電池システムの用途としては、特に限定されない。例えば、パーソナルコンピュータ、ワープロ、コードレス電話子機、電子ブックプレーヤ、携帯電話、自動車電話、ポケットベル、ハンディターミナル、トランシーバ、携帯無線機等の携帯情報通信機器の電源として、あるいは携帯コピー機、電子手帳、電卓、液晶テレビ、ラジオ、テープレコーダ、ヘッドホンステレオ、ポータブルＣＤプレーヤ、ビデオムービー、電気シェーバー、電子翻訳機、音声入力機器、メモリーカード、等の各種携帯機器の電源として、その他、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、オーブン電子レンジ、食器洗い機、乾燥器、洗濯機、照明器具、玩具等の家庭用電気機器、さらに産業用途として、医療機器、建設機械、電力貯蔵システム、エレベータ等、また電気自動車、ハイブリッド電気自動車、ゴルフカート等の移動体用電源として使用があげられる。
【００７０】
本発明の二次電池システムの効果がもっとも発揮されるのは、周辺温度の低い夜間に満充電まで充電し、日中に使用しなかった場合に充電機に接続された状態で、満充電状態のまま炎天下で高温に長時間曝される可能性がある電気自動車などの用途である。
【符号の説明】
【００７１】
１００、２００  二次電池システム
１１０  捲回型リチウムイオン二次電池
１２０、２２０  コントローラ
１２１  演算部
１２２  出力部
１３０、２３０  電圧センサ
１４０、２４０  電流センサ
１５０、２５０  温度センサ
２１０  二次電池
２６０  二次電池ユニット
２７０  全体コントローラ
【図１】
2013198300.tif 000003
【図２】
2013198300.tif 000004
【図３】
2013198300.tif 000005
【図４】
2013198300.tif 000006
【図５】
2013198300.tif 000007
【図６】
2013198300.tif 000008
【図７】
2013198300.tif 000009